專利名稱：凈化液體的貯液罐和導(dǎo)熱裝配體以及導(dǎo)熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與凈化液體的貯罐有關(guān)，更具體地說，它是關(guān)于在諸如裝有凈化液體的貯液罐之類的各種結(jié)構(gòu)中的新型導(dǎo)熱裝置和導(dǎo)熱方法。
在液體凈化技術(shù)中，人們對帶有改變貯液罐內(nèi)液體溫度的結(jié)構(gòu)和方法的各種類型貯液罐是熟知的。關(guān)于這方面，人們已對S.L.Miller等人于1991年5月21日提出的并于最近頒布的美國專利5017284予以注意。這專利的圖21和22給出了一種新穎的絕緣貯液罐，該貯液罐有一鋁板，它被聯(lián)接到熱電組件的冷端，以冷卻貯罐中的液體，而熱電阻件的熱端被聯(lián)接到熱交換器。人們還注意到1983年8月16日授予Kovats等人的有關(guān)用于激光器溫度控制的珀爾帖裝置的美國專利4399541以及1985年10月28日授予S.Tezuka等人的美國專利4548259和1986年4月22日授予R、E shelton的美國專利4584061。后兩專利教導(dǎo)了通過熱交換裝置與貯液罐相聯(lián)的珀爾帖裝置。
按照本發(fā)明，它提供了一種改進(jìn)的完成對諸如上述專利5017284提出的液體凈化系統(tǒng)貯液罐內(nèi)液體進(jìn)行冷卻和加熱的新型裝置和方法。本發(fā)明的裝置和方法不僅生產(chǎn)和裝配簡單、高效和經(jīng)濟(jì)，而且結(jié)構(gòu)部件所需占用空間最小、完成快速等溫?zé)醾鲗?dǎo)的方法步驟最小，同時能量得到最佳利用并最大限度地提高了傳熱能力。此外，本發(fā)明還提供了一種新型結(jié)構(gòu)的熱交換裝置和傳熱方法。這種結(jié)構(gòu)具有一個延伸的與熱管和熱交換器組件相聯(lián)的等溫導(dǎo)熱表面。這種組件和方法需要的零件最少，方法的步驟少，同時生產(chǎn)和裝配簡單、效率高，使用時能量可得到最佳利用。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員一旦看過本發(fā)明的資料后便會對本發(fā)明的其它特點(diǎn)一目了然。
更具體地說，本發(fā)明提供了用于液體凈化系統(tǒng)的貯液罐。它包括適于在其內(nèi)接納和貯存液體的增壓貯存裝置，熱電組件裝置和熱交換裝置。熱電組件裝置包括兩種不同的電導(dǎo)體，以產(chǎn)生冷和熱端，并使其中一端與液體增壓室協(xié)同作用以調(diào)節(jié)其內(nèi)所貯存的液體溫度。導(dǎo)熱裝置與熱電組件裝置的另一端協(xié)同作用。這導(dǎo)熱裝置包括一帶有一與些共同傳導(dǎo)的封閉、延伸通道的導(dǎo)熱表面。這封閉延伸通道包含一種流體介質(zhì)。這介質(zhì)以一預(yù)選壓力置于其中，并被交替地蒸發(fā)和冷凝，將熱均勻、絕熱地從熱電組件的另一端傳到導(dǎo)熱表面，以使這導(dǎo)熱表面呈現(xiàn)等溫狀態(tài)。具有一與等溫導(dǎo)熱表面協(xié)同作用的熱交換柵的熱交換裝置，將熱交換柵一側(cè)的熱傳到其另一側(cè)。而且，本發(fā)明提供了一種新型的導(dǎo)熱裝置。該裝置包括一延伸的導(dǎo)熱表面。這表面裝有一封閉的延伸通道。以預(yù)定壓力置于這封閉通道內(nèi)的流體被交替地蒸發(fā)和冷凝，將熱均勻絕熱地傳導(dǎo)到這延伸的導(dǎo)熱表面，以使這導(dǎo)熱表面進(jìn)入等溫狀態(tài)。此外，本發(fā)明提供了一種新型的導(dǎo)熱方法。該方法包括下列步驟調(diào)節(jié)第一區(qū)的熱;通過使以預(yù)定壓力保持在一封閉通道內(nèi)的預(yù)選介質(zhì)交替地膨脹和冷凝，而將熱從第一區(qū)傳到第二區(qū)，以實(shí)現(xiàn)均勻和絕熱地將熱傳導(dǎo)到第二區(qū)，使第二區(qū)進(jìn)入等溫狀態(tài);以及將熱從等溫區(qū)傳到第三區(qū)。
當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，可對本發(fā)明所揭示的裝置中一部分或幾部分和對本發(fā)明的新方法的幾個步驟，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，作出各種變化。
參考說明本發(fā)明的一個有利實(shí)施例的諸附圖，其中

圖1是一典型的容納液體的貯存罐的簡單平面圖。它有一袋形裝配體和一個通過該罐延伸的導(dǎo)熱板，導(dǎo)熱板有一向上彎起的部分與這新型的導(dǎo)熱裝配體協(xié)同作用。
圖2是沿圖1的2-2平面所取的貯存罐的截面?zhèn)纫晥D。圖中還說明了聯(lián)接到通過貯液罐延伸的導(dǎo)熱板的彎起部分的這種新型的導(dǎo)熱裝配體。
圖3是圖2的新型導(dǎo)熱裝配體的外觀圖，以部分剖視形式表示了伸展在待成為等溫狀態(tài)的縱向延伸的導(dǎo)熱板范圍內(nèi)的封閉通道。
圖4是圖2和圖3的導(dǎo)熱裝配體的頂視圖，以部分剖視方式表示了位于縱向延伸的導(dǎo)熱板內(nèi)的縱向延伸的封閉通道，和與等溫導(dǎo)熱板相聯(lián)的徑流熱交換裝置。
圖5是圖3和圖4的導(dǎo)熱裝配體的側(cè)視圖，以部分剖視方式說明了位于導(dǎo)熱板內(nèi)的縱向延伸封閉通道的橫截面，和徑流熱交換裝置的側(cè)視圖，其中的流動箭頭表示流過這熱交換器的選定方向。
參考圖1和圖2，圖中所示容納有適當(dāng)絕熱液體的貯罐2，類似于上述美國專利5017284提出的貯罐，它具有最好為鋁制的并在下面貫穿通過，分別把冷、熱室4和6聯(lián)通圯來的導(dǎo)熱板3。冷室4和熱室6用來容納和保持一種整體的液體盛裝貯存袋7的一部分，其中較大的部分8置于冷室4內(nèi)，較小部分9置于熱室6內(nèi)。部分8和9通過位于聯(lián)接通道12的喉部相聯(lián)接。上述的貯罐2大致與美國專利5017284的貯罐相同，不在此對其作更多詳述。應(yīng)注意，導(dǎo)熱板3甚至可以包括一握持手柄15。在美國專利5017284中，珀爾帖式的熱電偶的冷端是利用懸掛在其熱端的熱交換裝置而聯(lián)接到導(dǎo)熱板下面的。
按照圖2的本發(fā)明提出的實(shí)施例，采用了一種獨(dú)特的省空間的結(jié)構(gòu)，穿過貯罐2的導(dǎo)熱板3的一末端部分13以直角向上彎起以便面對貯罐2的外絕緣側(cè)，和導(dǎo)熱地支撐熱電組件14，并經(jīng)組件14通過電流。組件14分別包括有冷、熱端16和17。冷端16聯(lián)接到直角部分13，熱端17聯(lián)接到本發(fā)明的導(dǎo)熱裝配體18。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于包含有如圖所示的貯液罐的特定的兩室袋的情況，而是也適用于任何不同幾何結(jié)構(gòu)和不同位置的絕緣布置，和不同尺寸的導(dǎo)熱板件的貯液罐。而且還應(yīng)理解，可采用若干不同的熱電阻件，這些組件由重?fù)诫s的不同半導(dǎo)體材料制成，以在冷結(jié)或冷端16產(chǎn)生吸熱的過剩電子和不足電子。這些電子以稱之為帕爾貼熱電偶技術(shù)的已知方式，在正比于通過電路和所采用的電偶數(shù)的載流子電流的速度下被泵送到熱結(jié)或熱端17。
在熱方面和傳導(dǎo)方面均與熱電組件14的熱端17相通的本發(fā)明的新型導(dǎo)熱裝配體18包括一縱向延伸的導(dǎo)熱板件19，該板件的一個側(cè)面與熱電組件14的熱端17呈傳導(dǎo)的面接觸關(guān)系，而與其相對的一側(cè)與熱交換器21呈熱傳導(dǎo)面接觸。最好縱向延伸的板件19可由具有高度導(dǎo)熱性能的適當(dāng)鋁材制成。應(yīng)當(dāng)理解，板件19可由若干不同的幾何結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱聯(lián)接的段組成，也可為整體構(gòu)成。在介紹的本實(shí)施例中，板件19是由一具有兩個臺階部分22和23的縱向延伸的矩形整體導(dǎo)熱件構(gòu)成的。兩臺階在小于臺階23的寬度上重合。臺階22和23用來包容一縱向延伸的全封閉的凹槽或通道24。這通道24最好構(gòu)成有兩個子通道26和27，這兩個子通道從置于較低的中心聯(lián)通頂部向上和向外延伸形成的夾角至少約為170°，有利的角度約為165°。凹槽本身因其兩端是封閉的，因此可用來產(chǎn)生熱管效應(yīng)，或可在其中裝入一市場上可買到的結(jié)構(gòu)相似但直徑比凹槽小的熱密封導(dǎo)熱管29。使安裝的熱管29包含有預(yù)選的少量可蒸發(fā)和可冷凝的流體介質(zhì)。這介質(zhì)最好能是非腐蝕性的凈化水并相對于其環(huán)境在一預(yù)選的溫度下保持其在熱管29中被蒸發(fā)和冷凝，以使熱能被均勻絕熱地從熱電組件14的熱端17傳到縱向延伸的整體的導(dǎo)熱板件19的較小部分22和較大部分23，使板件19進(jìn)入一等溫狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)同溫導(dǎo)熱。因?yàn)橥ㄟ^流體在全封閉環(huán)境下的蒸發(fā)和冷凝時的潛熱，使這熱管有效地在一低的差動溫度(differential temperature)下起作用，這就減小了熱電組件14經(jīng)受的差動溫度，因而增加了組件14的熱泵送能力，從而需要較少的能量輸入。板件19的熱被傳到熱交換裝置21的開口端、經(jīng)流的殼體31，而熱交換裝置21被聯(lián)接到導(dǎo)熱板件19的較大部分23的另一側(cè)，經(jīng)流殼體31也可以用如鋁之類的導(dǎo)熱材料制成。徑流殼體31可有利地包括一熱交換柵，這熱交換柵至少由一層導(dǎo)熱的V型交織的散熱片部件32組成，部件32可以是鋁箔。交織的散熱片部件32在開口徑流殼體31中沿徑流方向配置，以允許傳導(dǎo)的熱按圖5所示流動箭頭被傳送到定向流過殼體31的周圍氣流。必須理解，按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，熱電組件的熱端溫度可高達(dá)約100F°，熱管29內(nèi)的壓力可相應(yīng)預(yù)選。還要理解，在冷端16的溫度約處于34F°，熱管29內(nèi)的壓力相應(yīng)預(yù)選的情況下，本發(fā)明的熱電組件結(jié)構(gòu)的冷熱端，可反過來利用即，用熱電組件14的熱端17來加熱貯液罐2。還要理解，通道24可采用各種不同構(gòu)型，包括平行相間的通道，和子通道上方有頂部相通的子通道。而且，如果通道或子通道的結(jié)構(gòu)需要，當(dāng)真必要時，可采用熱管心和心襯(wicks and wick linings)。
因此，按照本發(fā)明，提供了一種獨(dú)特的用于導(dǎo)熱的導(dǎo)熱法，該方法包括以下步驟在第一導(dǎo)熱區(qū)調(diào)節(jié)熱量;通過將以一預(yù)選壓力密封在導(dǎo)熱通道內(nèi)的預(yù)選介質(zhì)例如水，交替地膨脹和冷凝，將熱從第一導(dǎo)熱區(qū)傳到第二導(dǎo)熱區(qū)，以均勻絕熱地將熱傳到第二導(dǎo)熱區(qū)，并使第二區(qū)進(jìn)入同溫狀態(tài);然后將熱從同溫區(qū)傳到第三導(dǎo)熱區(qū)。
由上可見，本發(fā)明提供了一種用于調(diào)節(jié)貯液罐中的熱的獨(dú)特緊湊和有效的導(dǎo)熱裝配體和方法。本發(fā)明裝置制造和裝配簡單，零件和步驟均甚少而且使用中所需能量也被減至最少。
權(quán)利要求
1.一種用于液體凈化系統(tǒng)的貯液罐，它包括適于在其內(nèi)接納和貯存液體的液體增壓貯存裝置；包括兩種不同電導(dǎo)體的熱電組件裝置，以形成冷端和熱端，其中的一端與所述增壓貯存裝置共同起熱力作用以調(diào)節(jié)貯存其內(nèi)的液體溫度，一個與該熱電組件裝置的另一端共同作用的導(dǎo)熱裝置，該導(dǎo)熱裝置含有一導(dǎo)熱表面，導(dǎo)熱表面有一在傳導(dǎo)上共同作用的封閉延伸通道，該封閉延伸通道包括有置入其內(nèi)的流體介質(zhì)該介質(zhì)在一預(yù)選壓力下交替地蒸發(fā)和冷凝，以均勻而絕熱地將熱從所述熱電組件的另一端傳到所述導(dǎo)熱表面，從而使導(dǎo)熱表面進(jìn)入等溫狀態(tài)；一個具有與所述等溫導(dǎo)熱表面共同作用的熱交換柵的熱交換裝置，以將該熱交換柵一側(cè)的熱傳到所述柵的另一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于該液體增壓存貯裝置為適于從所述凈化系統(tǒng)接納和貯存凈化后液體的液體貯存裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于與所述液體貯存裝置聯(lián)合作用的所述熱電組件裝置的一側(cè)是冷端，而另一側(cè)是熱端，同時所述通道內(nèi)的所述流體介質(zhì)至少有一部分是在所述預(yù)選壓力下在封閉通道內(nèi)呈液體狀。
4.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于與所述液體貯存裝置共同作用的所述熱電組件裝置的一側(cè)是熱端，另一側(cè)是冷端，同時所述封閉通道內(nèi)的流體介質(zhì)至少有一部分是在預(yù)選壓力下在封閉通道內(nèi)呈蒸氣形式。
5.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于所述液體介質(zhì)是凈化了的水。
6.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于所述導(dǎo)熱表面是鋁。
7.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于所述液體貯存裝置有一從其通過并伸出來的導(dǎo)熱板件，以便為所述導(dǎo)熱裝置提供所述導(dǎo)熱表面。
8.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于所述封閉延伸的通道包括有一流體介質(zhì)的傳導(dǎo)心。
9.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于所述導(dǎo)熱表面是呈延伸導(dǎo)熱的金屬板狀。
10.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于所述導(dǎo)熱表面有一其內(nèi)置有所述封閉延伸通道的凹槽。
11.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于所述導(dǎo)熱表面其內(nèi)有一縱向延伸的凹槽，以接納包容熱管的封閉流體介質(zhì)。
12.如權(quán)利要求1所述的貯液罐，其特征在于所述導(dǎo)熱表面其內(nèi)有一它們的相對端部是封閉的縱向延伸的凹槽，以形成容納該流體介質(zhì)的所述封閉通道。
13.如權(quán)利要求12所述的貯液罐，其特征在于該凹槽呈-V型縱向延伸通道的形式，以包容其內(nèi)的一個頂部和兩相通的子通道。
14.如權(quán)利要求13所述的貯液罐，其特征在于所述V型通道的所述頂部位于所述外伸子通道的上方，所述子通道從這頂部向下延伸。
15.如權(quán)利要求13所述的貯液罐，其特征在于所述V型通道的頂部位于所述外伸子通道的下方，所述子通道從頂部向上延伸。
16.一種用于液體凈化系統(tǒng)的貯液罐，它包括一個至少有一個絕緣的液體接納增壓室的貯液罐，一塊導(dǎo)熱金屬板件以它的第一部分與液體接納增壓室發(fā)生熱相關(guān)的方式從下面穿過并伸出貯液罐，被彎曲導(dǎo)熱板件的第二部分形成沿所述液體接納增壓室的外側(cè)向該室外部延伸的第二導(dǎo)熱表面;一個包括有兩種不同電導(dǎo)體的熱電組件，以形成冷、熱端，其冷端與所述板件的所述第二部分呈導(dǎo)熱面接觸以通過所述板件的所述部分冷卻所述液體增壓室;一個包括有一縱向延伸導(dǎo)熱板件的導(dǎo)熱裝配體，其一側(cè)與所述熱電組件的所述熱端呈導(dǎo)熱面接觸，其相對的另一側(cè)與一熱交換器呈導(dǎo)熱面接觸，所述縱向延伸的導(dǎo)熱板件包括有一個位其內(nèi)全封閉的縱向延伸的凹槽，以提供兩個子通道。這兩子通道從位于下方中央?yún)R合的頂部向外向上縱向延伸，彼此形成一個約為165°的夾角，所述凹槽含有一構(gòu)型與凹槽相似的密封導(dǎo)熱熱管，熱管內(nèi)有預(yù)選數(shù)量的凈化水并相對于環(huán)境保持在預(yù)選壓力下，凈化水在所述熱管內(nèi)被蒸發(fā)和冷凝，以便均勻和絕熱地將熱從所述熱電組件的熱端傳導(dǎo)到所述縱向?qū)岚寮⑹乖摪寮幱诘葴貭顟B(tài);所述等溫板件有一徑流的熱交換器殼體被以導(dǎo)熱方式聯(lián)接到它的另一側(cè)、所述殼體至少包括有一層呈徑流配置方式編排的導(dǎo)熱片部件以將熱傳導(dǎo)到定向通過的周圍氣流。
17.一個與第一表面共同作用的導(dǎo)熱裝配體，它包括一個與所述第一表面共同作用的導(dǎo)熱裝置，以控制所述第一表面的熱，所述導(dǎo)熱裝置包括一與所述第一表面熱相通的第二表面，第一表面包括有與此協(xié)同的封閉延伸通道，該封閉延伸通道包含有以一預(yù)定壓力配置的流體介質(zhì)以便能交替地進(jìn)行蒸發(fā)和冷凝，以將來自第一導(dǎo)熱面的熱均勻和絕熱地進(jìn)行傳導(dǎo)，以使所述第二表面呈現(xiàn)等溫狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體和熱交換器，該熱交換器包括一與所述等溫的第二導(dǎo)熱表面協(xié)同作用的熱交換柵，以將熱從柵的一側(cè)傳導(dǎo)到另一側(cè)。
19.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述熱傳導(dǎo)是通過導(dǎo)熱表面來完成的。
20.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述封閉通道內(nèi)的所述流體介質(zhì)至少有一部分是呈液體形式并以所述預(yù)選壓力置于所述封閉通道內(nèi)。
21.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述封閉通道內(nèi)的流體介質(zhì)至少有一部分是呈蒸氣形式，以所述預(yù)選壓力置于所述封閉通道內(nèi)。
22.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述流體介質(zhì)是凈化水。
23.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述熱交換柵至少包括一構(gòu)成相隔一定距離的V型折疊的鋁帶，以使導(dǎo)熱介質(zhì)能徑流。
24.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述第二傳導(dǎo)表面其內(nèi)有一凹槽，供所述封閉延伸通道之用。
25.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述第二導(dǎo)熱表面包括有兩端封閉的縱向延伸凹槽，以形成容納所述流體介質(zhì)的所述封閉通道。
26.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述第二導(dǎo)熱表面包括其內(nèi)一縱向延伸的凹槽，以便容納封閉流體介質(zhì)的盛裝管。
27.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)熱裝配體，和熱電組件裝置，該熱電阻件裝置包含有兩種不同的電導(dǎo)體，以提供冷、熱端，其一端與所述第一表面呈聯(lián)合的熱作用關(guān)系，另一端與所述導(dǎo)熱裝置的所述第二表面呈聯(lián)合熱作用關(guān)系。
28.如權(quán)利要求24所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述凹槽呈V型通道的形式，以包括兩個由予選角度限定的子通道，該兩子通道在其頂部交匯。
29.如權(quán)利要求28所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述頂部位于從頂部向下和向外延伸的所述子通道的上方。
30.如權(quán)利要求28所述的導(dǎo)熱裝配體，其特征在于所述頂部位于從該頂部向上和向外延伸的子通道的下方。
31.一種導(dǎo)熱方法，該方法包括以下步驟調(diào)節(jié)第一導(dǎo)熱區(qū)的溫度;通過以預(yù)定壓力保持在封閉導(dǎo)熱通道內(nèi)的予選介質(zhì)之交替膨脹和冷凝，將熱從所述第一傳導(dǎo)區(qū)傳導(dǎo)到第二導(dǎo)熱區(qū)，以均勻和絕熱地將熱傳到所述第二區(qū)并使第二區(qū)進(jìn)入等溫狀態(tài);和將熱從所述等溫的第二區(qū)傳導(dǎo)到待加熱的第三區(qū)。
32.如權(quán)利要求31所述的導(dǎo)熱方法，其特征在于所述熱是被傳導(dǎo)的。
33.如權(quán)利要求31所述的導(dǎo)熱方法，其特征在于所述預(yù)選的介質(zhì)是凈化了的水。
34.如權(quán)利要求31所述的導(dǎo)熱方法，其特征在于所述封閉通道內(nèi)的所述壓力是按照熱交換區(qū)的交換溫度而選擇的。
35.如權(quán)利要求31所述的導(dǎo)熱方法，其特征在于所述封閉通道被構(gòu)成盤旋形，以最佳方式將熱傳至所述第二區(qū)。
36.如權(quán)利要求31所述的導(dǎo)熱方法，其特征在于所述第一導(dǎo)熱區(qū)的所述溫度是借助通過電流的兩種不同金屬的結(jié)點(diǎn)來調(diào)節(jié)的。
全文摘要
一種調(diào)節(jié)貯液罐溫度的導(dǎo)熱裝置和方法，其中熱是通過一保持在一預(yù)定壓力并裝有一可蒸發(fā)和可冷凝流體介質(zhì)的封閉通道，被傳導(dǎo)到有關(guān)的貯存罐，以便均勻和絕熱地將熱傳導(dǎo)到一延伸的傳導(dǎo)表面，以使傳導(dǎo)表面進(jìn)入等溫狀態(tài)。并與徑流熱交換器呈協(xié)同關(guān)系。
文檔編號F28D15/02GK1071853SQ9211097
公開日1993年5月12日 申請日期1992年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月19日
發(fā)明者S·L·米勒 申請人:環(huán)境水科技有限公司